这个系列包括算法导论学习过程的记录。

最初学习归并算法,对不会使其具体跑在不同的核上报有深深地怨念,刚好算倒重温了这个算法,闲来无事,利用java的thread来体验一下并行归并算法。理论上开的thread会被分配在不同的核上(核没用完的情况下)。当然利用c++来实现更好,这里主要体验一下思路。

=========================================================

  • 基本Merge Sort

    Merge Sort的具体思路不再详诉,将其包装为MergeSort类.
public class MergeSort {

    public static void sort(int[] numbers){
sort(numbers,0,numbers.length);
} public static void sort(int[] numbers,int pos,int end){
if ((end - pos) > 1) {
int offset = (end + pos) / 2;
sort(numbers, pos, offset);
sort(numbers, offset, end);
merge(numbers, pos, offset, end);
}
} public static void merge(int[] numbers,int pos,int offset,int end){
int[] array1 = new int[offset - pos];
int[] array2 = new int[end - offset];
System.arraycopy(numbers, pos, array1, 0, array1.length);
System.arraycopy(numbers, offset, array2, 0, array2.length);
for (int i = pos,j=0,k=0; i < end ; i++) {
if (j == array1.length) {
System.arraycopy(array2, k, numbers, i, array2.length - k);
break;
}
if (k == array2.length) {
System.arraycopy(array1, j, numbers, i, array1.length - j);
break;
}
if (array1[j] <= array2[k]) {
numbers[i] = array1[j++];
} else {
numbers[i] = array2[k++];
}
}
} }
  • 并行Merge Sort

    并行实现Merge Sort的大体思路为将原来递归拆分其中的一部分换成新开的线程来接管,也就是拆分成一些子串,给不同的核心来处理。

    以我的电脑(RMBP Late2013 i5 4258u)为例,其有4个可用核。 递归拆分2次,也就是拆分成4个子串。然后分别在四个核上利用Merge sort对这些子串进行排序。完成后利用同步工具CountDownLatch来提示完成任务,父进程Merge两个已经排好的子串。



    示意图如下:







    将其包装为MergeParallelSort类如下:

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.CountDownLatch; public class MergeParallelSort { // 最大可并行深度,为log处理器数
private static final int maxParallelDepth = (int) (Math.log(Runtime.getRuntime().availableProcessors())
/ Math.log(2)); public static void sort(int[] numbers) {
sort(numbers, 0, numbers.length, maxParallelDepth);
} public static void sort(int[] numbers , int parallelDepth) {
sort(numbers, 0, numbers.length, parallelDepth);
} public static void sort(int[] numbers, int start, int end) {
sort(numbers, start, end, maxParallelDepth);
} public static void sort(int[] numbers, int start, int end, int parallelDepth) {
sortParallel(numbers, start, end, parallelDepth > maxParallelDepth ? maxParallelDepth : parallelDepth, 1);
} /**
* Do Merge Sort in parallel way
*
* @param numbers
* @param start
* @param end
* @param parallelDepth 当前并行深度
* @param depth 当前拆分深度
*/
public static void sortParallel(final int[] numbers, final int start, final int end, final int parallelDepth,
final int depth) {
if ((end - start) > 1) {
//同步工具,等待其两个子线程完成任务后归并
final CountDownLatch mergeSignal = new CountDownLatch(2);
final int offset = (end + start) / 2;
new SortThread(depth, parallelDepth, numbers, mergeSignal, start, offset).start();
new SortThread(depth, parallelDepth, numbers, mergeSignal, offset, end).start(); //等待两个子线程完成其工作
try {
mergeSignal.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} MergeSort.merge(numbers, start, offset, end);
}
} static class SortThread extends Thread { private int depth;
private int parallelDepth;
private int[] numbers;
private CountDownLatch mergeSignal;
private int start;
private int end; /**
* @param depth
* @param parallelDepth
* @param numbers
* @param mergeSignal
* @param start
* @param end
*/
public SortThread(int depth, int parallelDepth, int[] numbers, CountDownLatch mergeSignal, int start, int end) {
super();
this.depth = depth;
this.parallelDepth = parallelDepth;
this.numbers = numbers;
this.mergeSignal = mergeSignal;
this.start = start;
this.end = end;
} @Override
public void run() {
if (depth < parallelDepth) {
sortParallel(numbers, start, end, parallelDepth, (depth + 1));
} else {
MergeSort.sort(numbers, start, end);
}
mergeSignal.countDown();
} } public static void main(String[] args) {
System.out.println("Parallel Merge Sort test");
System.out.println("Processor number:" + Runtime.getRuntime().availableProcessors());
System.out.println("Array Size:10000000");
long time_start, time_end;
long time_para, time_single;
int array[] = new int[10000000];
int array1[] = new int[10000000];
int array2[] = new int[10000000];
Random random = new Random(); for (int i = 0; i < 1000; i++) {
array[i] = random.nextInt(1000000);
} System.arraycopy(array, 0, array1, 0, array1.length);
System.arraycopy(array, 0, array2, 0, array2.length); // parallelSort
time_start = System.currentTimeMillis();
MergeParallelSort.sort(array1);
time_end = System.currentTimeMillis();
time_para = time_end - time_start; // orginalSort
time_start = System.currentTimeMillis();
MergeSort.sort(array2);
time_end = System.currentTimeMillis();
time_single = time_end - time_start; System.out.println("time_para:" + time_para);
System.out.println("time_single:" + time_single);
System.out.println("Speed up:"+(float)time_single/time_para);
}
}
  • 输出示例&总结



    尝试过数组大小的几组例子,当输入规模过小(size小于100000),并行化效率会低于直接单核处理,可能是开Thread以及等待其他Thread完成导致。当输入规模大起来,加速比也并非理想的4倍。本身基于JVM写并行化并没有明确地将线程分配到具体的核心,待以后有机会研究,此次只是当作并行化初体验罢。

算法学习:并行化初体验_JAVA实现并行化归并算法的更多相关文章

  1. 冒泡,快排算法之javascript初体验

    引子:javascript实际使用的排序算法在标准中没有定义,可能是冒泡或快排.不用数组原生的 sort() 方法来实现冒泡和快排. Part 1:冒泡排序(Bubble Sort) 原理:临近的两数 ...

  2. kafka 学习之初体验

    学习问题: 1.kafka是否需要zookeeper?2.kafka是什么?3.kafka包含哪些概念?4.如何模拟客户端发送.接受消息初步测试?(kafka安装步骤)5.kafka cluster怎 ...

  3. Docker学习<一>--初体验Windows环境下安装

    背景 今天想试用spring boot与jwt协议的实现,配套就需要使用redis,但redis似乎windows环境版本部署起来不是那么舒心,果断尝试使用docker. 下载 下载地址: 稳定版:h ...

  4. UITextView(文本视图) 学习之初体验

    UITextView文本视图相比与UITextField直观的区别就是UITextView可以输入多行文字并且可以滚动显示浏览全文.常见UITextView使用在APP的软件简介.内容详情显示.小说阅 ...

  5. Javascript经典算法学习1:产生随机数组的辅助类

    辅助类 在几个经典排序算法学习部分,为方便统一测试不同算法,新建了一个辅助类,主要功能为:产生指定长度的随机数组,提供打印输出数组,交换两个元素等功能,代码如下: function ArraySort ...

  6. 有感FOC算法学习与实现总结

    文章目录 基于STM32的有感FOC算法学习与实现总结 1 前言 2 FOC算法架构 3 坐标变换 3.1 Clark变换 3.2 Park变换 3.3 Park反变换 4 SVPWM 5 反馈部分 ...

  7. 数据结构(逻辑结构,物理结构,特点) C#多线程编程的同步也线程安全 C#多线程编程笔记 String 与 StringBuilder (StringBuffer) 数据结构与算法-初体验(极客专栏)

    数据结构(逻辑结构,物理结构,特点) 一.数据的逻辑结构:指反映数据元素之间的逻辑关系的数据结构,其中的逻辑关系是指数据元素之间的前后件关系,而与他们在计算机中的存储位置无关.逻辑结构包括: 集合 数 ...

  8. (数据科学学习手札35)tensorflow初体验

    一.简介 TensorFlow时谷歌于2015年11月宣布在Github上开源的第二代分布式机器学习系统,目前仍处于快速开发迭代中,有大量的新功能新特性在陆续研发中: TensorFlow既是一个实现 ...

  9. 深度学习之TensorFlow安装与初体验

    深度学习之TensorFlow安装与初体验 学习前 搞懂一些关系和概念 首先,搞清楚一个关系:深度学习的前身是人工神经网络,深度学习只是人工智能的一种,深层次的神经网络结构就是深度学习的模型,浅层次的 ...

随机推荐

  1. keilc 4 编译出现的几个错误…

    原文地址:keilc 4 编译出现的几个错误解决作者:黑子     今天安装了keilc4,因为项目用到,所以把遇到的几个编译错误解决方法说说,第一次写东西不知道写啥!!    一  第一个是错误提示 ...

  2. 有时在UIWindow上添加遮罩层不成功的原因

    程序启动后,初始化window,初始化controller,加载试图,这三个方法的顺序是嵌套的 类似于: - (id) initWindow {[self initController];} 而我在i ...

  3. Kaggle竞赛 —— 泰坦尼克号(Titanic)

    完整代码见kaggle kernel 或 NbViewer 比赛页面:https://www.kaggle.com/c/titanic Titanic大概是kaggle上最受欢迎的项目了,有7000多 ...

  4. MySQL中的基本知识

    本文是MySQL中的一些基本知识,包括各种基本操作.数据类型和表的约束等. ps:都是自己总结.手打出来的,虽然不是什么新东西,但也勉强算原创吧.. 一.数据库 1.创建:CREATE DATABAS ...

  5. Entity Framework 帮助文档

    Entity Framework (EF) 帮助文档 在代码中定义实体,并生成数据库模型 原文链接 基于已有数据库创建 Code First 实体模型 原文链接 Entity Framework Fl ...

  6. 王佩丰第2讲-excel单元格格式设置 笔记

    点小箭头都可以进入单元格格式设置 跨越合并 添加斜线 回车 ALT+ENTER 格式刷 数字格式 特定红色 货币VS会计专用 日期 2是1月2号,3是1月3号-- 自定义[例子中是在数值后面加&quo ...

  7. mysql explain和profiling

    语法:explain  select .... 变体: 1.explain extended select .... 将执行计划“反编译”成select语句: 运行show warnings 可以得到 ...

  8. C#多线程的用法1-简单示例

    写在前面:阅读本系列文章即表示你已经知道什么是线程等理论知识,现在正想了解如何正确的使用线程进行编程工作. /// <summary> /// 单线程工作示例 /// </summa ...

  9. pthread创建线程的简单演示

      使用pthread创建子线程的简单步骤 导入头文件 #import <pthread.h> 指定新线程标识符 使用pthread创建线程的函数 根据result = 0 与否判断子线程 ...

  10. SLF4J源码解析-LoggerFactory(一)

    slf4j的含义为Simple logging facade for Java,其为简单的为java实现的日志打印工具,本文则对其源码进行简单的分析 JAVA调用SLF4J public class ...